模电课件_电子科大李朝海3.2

四、差分放大电路的四种接法
2. 单端输入双端输出
uId = uI，uIc = uI / 2
根据叠加原理：
共模输入电压 差模输入电压
uo = Ad uid + Acuic
四、差分放大电路的四种接法
任模信号时 差动放大器的交流输出？ 当任模信号作用时，怎么分析？ 任模信号可分解为共模信号和 a 差模信号的叠加。 + u = u −u
Re的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号
如 T(℃)↑→IC1↑ IC2 ↑→UE↑→ IB1 ↓IB2 ↓→ IC1 ↓ IC2 ↓ 抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。
三、长尾式差分放大电路的分析
3. 放大差模信号
差模信号：数值相等，极性相反 的输入信号，即
uI1 = −uI2
U CEQ ≈ VCC − I CQ Rc + U BEQ
可得合适的Q
三、长尾式差分放大电路的分析
2. 对共模信号的抑制作用
共模信号：数值相等、极性相同的 输入信号，即
uI1 = u I2 = uIc
∆iB1 = ∆iB2 ; ∆iC1 = ∆iC2 ∆uC1 = ∆uC2 uO = uC1 − uC2 = (uCQ1 + ∆uC1 ) − (uCQ2 + ∆uC2 ) = 0
RC RL
u od
-
Ad (单)
uod vod 1 β ( R // R ) 1 C L = = （ × − ）= × − v id 2 2 uid 2 rbe
四、差分放大电路的四种接法
1. 双端输入单端输出：差模信号作用下的分析
1 β ( Rc∥RL ) Ad = − ⋅ 2 Rb + rbe
(3.3.16)
RL 2
RL 2
RC2
Rb2 b
−
RC2 Rb2
2v
-
id
RE V-
u id 2
+ -
a
Rb1
+
+ -
vod 2
-
-
−
vod + 2
b
-
u id 2
−
u id 2-
+
可见：交流通路沿中间位置分
成左右两边完全相同的电路。
三、长尾式差分放大电路的分析
3. 放大差模信号
单边等效电路法：
Rb1
RC
RL 2
RL RC 2 RL RC 2
v od 2
- vod
v od 2
vid 2
Ro = 2 RC
…… 式3.3.9
+
Rb2
β ib
−
+
三、长尾式差分放大电路的分析
3. 放大差模信号
差模放大倍数
∆uOd Ad = ∆uId
RL β ( Rc∥ ) 2 Ad = − R b + rbe
（ 3.3.7）
R i = 2 ( R b + rbe ) ， R o = 2 R c
RL 2
RC
Rb2
+
RC
RL 2
vid 2
+ -
a
Rb1
v od 2
+
+
vod 2
-
-
−
vod + 2
b
1 v id ×2 = 2 iB 1
故有：
vid Ri = iB1 = 2( Rb + rbe ) …… 式3. 3.8
vid
−
vid 2
+ -
vid 2
−
Rb1
vid 2-
+
rbe rbe
+
β ib
+
+ -
rbeΒιβλιοθήκη β ibRC RL
v od
-
四、差分放大电路的四种接法
（1） 以Q1输出： 故有， u od vod 1 Ad ( 单 ) = = × 1 u id 2 v id 2 1 β ( R // R )
=− 2 ×
C L
1. 双端输入单端输出：差模信号作用下的分析 � 单端输出时： RC R
…… 式3.3.17
四、差分放大电路的四种接法
1. 双端输入单端输出：共模信号作用下的分析
1 β ( Rc ∥ RL ) Ad = − ⋅ 2 Rb + rbe
β ( Rc∥RL ) Ac = − Rb + rbe + 2(1 + β ) Re
(3.3.18)
(3.3.17)
K CMR
Ad Rb + rbe + 2(1 + β ) Re = = Ac Rb + rbe
晶体管输入回路方程：
VEE = I BQ Rb + U BEQ + 2 I EQ Re I EQ VEE − U BEQ I BQ = Rb通常较小，且IBQ很小，故 I EQ ≈ 1+ β 2 Re UCEQ = VCC − ICQRc − ⎡ 选合适的VEE和Re就 ⎣−(IBQRb +UBEQ )⎤ ⎦
∆uId = ∆iB ⋅ 2( Rb + rbe )
∆uOd
RL = −∆iC ⋅ 2( Rc ∥ ) 2
三、长尾式差分放大电路的分析
4. 差分放大电路动态参数：
Ad、Ri、 Ro、 Ac、KCMR
共模抑制比KCMR：综合考察差分放大电路放大差模信 号的能力和抑制共模信号的能力。 Ad K CMR = （3.3.10） Ac
RC V+ RL RC Q2
uid = ua − ub = 4mV
ua＋ub = 8mV uic = 2 且双端输出时：Ac=0
又： +
ua
a
Q1
+ uo -
b +
ub
u o = Ad u id + Ac u ic
= − 50 × 4 = − 200mV
-
RE V-
-
如果Ad未知，则要由电路参数求解Ad
b + vb -
1、具有恒流源差分放大电路的组成
等效电阻 为无穷大
近似为 恒流
R2 ⋅ VEE − U BEQ R1 + R2 I 2 >> I B3，I E 3 ≈ R3
由于输入回路没有变 化，所以IEQ、IBQ、ICQ与 双端输出时一样。但是 UCEQ1≠ UCEQ2。
RL U CQ1 = ⋅VCC − I CQ ( Rc ∥ RL ) Rc + RL U CQ2 = VCC − I CQ Rc
四、差分放大电路的四种接法
1. 双端输入单端输出：差模信号作用下的分析 V+ � 单端输出时：
五、差分放大电路的改进
由前分析可知：Re 越大，每一边的 +VCC 漂移越小，共模负反馈越强，Ac越小， RC R KCMR越大，差分放大电路的性能越好。 C a +v 但为使静态电流不变， Q1 o + Re 越大，VEE越大，以至于 va Re太大就不合理了。需在低 RE ro 电源条件下，设置合适的IEQ， -VEE 并得到得到（等效）趋于无穷大的Re。 解决方法：采用电流源取代Re！
id
V+ RL RC Q2
RC Q1
+ uo -
b +
ub
a
b
ua＋ub uic = 2
ua
-
RE
-
V根据叠加原理： 差模信号单独作用的输出与共模信号单独作用时的输出之 和等于当输入信号ua和ub共同 作用时的输出，即：
uo = Ad uid + Acuic
四、差分放大电路的四种接法
例：已知Ad=-50，ua=10mV，ub=6mV。 求： uo 解：先对信号进行分解，有
Rb
RC Q2
Rb
Q1 2Re
+ u oc -
Q2 2Re
b + a v ic + - v ic -
Rb Q1
+ u oc -
ie
Re V-
ie
2ie
b +
vic
-
单边等效电路法：
Rb
+
v ic 2Re
+
RC RL
voc
-
Ac (单)
β ( RC // RL ) =− Rb + rbe + 2(1 + β ) Re
任模信号：既非共模， 也非差模;
a
+ +v voo RL RE V-
RL
b + vb -
三、长尾式差分放大电路的分析（P158）
1. Q点：
I BQ1 = I BQ 2 = I BQ I CQ1 = I CQ 2 = I CQ I EQ1 = I EQ 2 = I EQ U CQ1 = U CQ 2 = U CQ uO = U CQ1 − U CQ 2 = 0
C
RL
RL
a
Rb1Q1
+ vv − idid 22
Q2 Rb2 b + u od -- u od +
R b + rbe
…… 式3.3.16 输入端形式 没有改变， Ri不变
u id 2
Rb
−
u id 2-
+
Ri = 2( Rb + rbe ) R o = RC
（2） 以Q2输出：
+ -
rbe
+
β ib
四、差分放大电路的四种接法